基于领导人选举机制共识算法的联盟链性能改进研究

发布时间：2023-02-13 10:22

　　近年来,随着以比特币为代表的数字货币风靡全球,作为其核心支撑技术的区块链,由于其本身具有去中心化、数据不可篡改、数据透明等特性,不仅在银行、征信、金融等多领域拥有广阔的应用前景,还和物联网、人工智能等前沿技术有着结合的可能。根据参与节点成分的不同,可以把区块链分为公有链、联盟链和私有链。联盟链中数据不一定是对所有人透明的,根据应用背景进行细粒度的读取权限控制,相较于不受控制的公有链,联盟链可以做到在限定范围内的消息共享,更符合多数潜在使用者的需求。本文试图通过相关的研究,提出一种为联盟链量身定制的共识算法,为联盟链带来性能提升。现有联盟链所采用的共识机制取决于所参与的网络节点的可信程度,在完全可信的情况下可以使用分布式一致性解决算法作为共识机制,在带有准入许可的情况下多使用拜占庭容错算法,而在复杂度最高的非准入环境中,多使用工作量证明(PoW)、权益证明(PoS)以及其他共识算法。工作量证明机制存在严重的性能缺陷,并且还带来巨大的电力资源浪费;权益证明必须依赖代币的存在,适用范围小,同时存在积攒币龄进行攻击的问题;传统分布式一致性解决算法如二段和三段提交以及Raft不支持拜占庭容错;使...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 论文结构
第二章 区块链技术简介
    2.1 区块链技术概述
    2.2 主要架构和技术
        2.2.1 元数据层面
        2.2.2 区块副本层面
        2.2.3 共识通信层面
        2.2.4 节点网络层面
        2.2.5 应用层面
    2.3 联盟链共识算法需求分析
    2.4 本章小结
第三章 共识算法研究
    3.1 基于证明的共识算法
        3.1.1 工作量证明共识算法及其变种
        3.1.2 股权证明共识算法及其变种
        3.1.3 其他基于证明的共识算法
    3.2 基于投票的共识算法
        3.2.1 宕机容错共识算法
        3.2.2 拜占庭容错共识算法
    3.3 对比总结
    3.4 本章小结
第四章 基于领导人选举机制的共识算法
    4.1 问题定义
        4.1.1 相关定义
        4.1.2 问题抽象
    4.2 现有理论依据
        4.2.1 FLP不可能原理
        4.2.2 CAP原理
        4.2.3 ACID原则和BASE原则
    4.3 基于领导人选举制度的共识算法
        4.3.1 Fiji基础
        4.3.2 领导选举
        4.3.3 区块复制与提交
        4.3.4 安全约束
        4.3.5 限制条件
    4.4 算法实现和实验结果分析
        4.4.1 算法实现
        4.4.2 实验准备
        4.4.3 实验结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 新共识算法应用
    5.1 联盟链平台选择
    5.2 平台共识过程设计与实现
        5.2.1 平台共识过程设计
        5.2.2 平台共识过程实现
    5.3 验证测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 后续展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3741852